Лекции разработка. Лекция общие принципы проектирования разработки

• Название: Лекция общие принципы проектирования разработки
• Анкор: Лекции разработка.doc
• Дата: 01.06.2018
• Размер: 2.81 Mb.
• Имя файла: Лекции разработка.doc
• Тип: Лекция; #19865
• страница: 9 из 20

Критерии применимости методов увеличения нефтеотдачи пластов

На стадии промышленного испытания и промышленного внед­рения методов увеличения нефтеотдачи пластов возникает проблема эффективного их применения. Объективно вопрос формулируется так: какой наиболее существенно повышающий извлекаемые за­пасы и уровень добычи нефти при благоприятных экономических показателях метод увеличения нефтеотдачи пластов необходимо выбрать для конкретного нефтяного месторождения (залежи) с определенными геолого-физическими свойствами и условиями разработки? Ответить на этот вопрос всегда не просто, так как для любого месторождения (залежи) могут оказаться применимыми несколько методов. Чтобы выбрать наилучший метод, надо знать следующее:

нефтенасыщенность (водогазонасыщенность) пластов или сте­пень их истощения, заводнения;

свойства нефти и пластовой воды - вязкость, содержание серы, парафина, асфальтенов, смол, солей;

коллектор и его свойства - песчаник, алевролит, известняк, проницаемость, толщину, неоднородность, прерывистость, расчле­ненность, глубину, удельную поверхность, вещественный состав, глинистость, солевой состав;

расположение и техническое состояние пробуренных скважин;

наличие материально-технических средств, их качество, харак­теристику,стоимость;

отпускную цену на нефть;

потребность в увеличении добычи нефти.

Их совокупность создает многовариантную задачу, которая ре­шается лишь при специальных конкретных изучении и технико-экономическом анализе с ограничениями (требованиями), задан­ными заранее. Первые три качественных условия (физико-геологи­ческие свойства пластов, нефти и воды) очень сильно, но неодно­значно определяют целесообразный метод увеличения нефтеотдачи пластов (табл. 3).

На основе многочисленных лабораторных исследований и опытно-промышленных испытаний методов увеличения нефтеот­дачи пластов, проведенных в нашей стране и за рубежом, накоп­лены достаточно обширные знания и представления о количествен­ных критериях, характеризующих свойства пластовой нефти, воды и пластов, для успешного их применения (табл. 4 и 5).

Их анализ позволяет отметить некоторые характерные, общие для всех методов критерии, ограничивающие или сдерживающие применение всех методов.

1. 
   Трещиноватость пластов. Предельная неоднород­ность пластов в этом случае вызывает быстрый прорыв дорого­стоящих рабочих агентов в добывающие скважины и их нерацио­нальное использование. Как отмечалось, объем трещин не превышает 1,5-2 % от общего объема пор пластов, а гидропроводность их может достигать 60-80 % от общей гидропроводности пластов. Поэтому в сильнотрещиноватых пластах при низком охвате рабочим агентом и малой дополнительной добыче нефти наступает предел экономической рентабельности процесса, даже при неоправданных затратах.
   
2. 
   Газовая шапка. Для всех методов весьма неблагоприятно наличие естественной или искусственной высокой газонасыщенности какой-либо части пласта, так как нагнетаемые рабочие агенты устремляются в газовую часть, обладающую в 20 - 100 раз более высокой проводимостью, чем нефтенасыщенная часть. В результате, как и в трещиноватом пласте, происходит неэф­фективный расход рабочих агентов.
   

Таблица 3
Методы увеличения нефтеотдачи пластов

в зависимости от геолого-физических условий

Нефть, вода	Пласт	Метод
Маловязкая легкая нефть, вода с малым содержанием солей, особенно кальция и магния Маловязкая нефть, вода с малым содер­жанием солей, осо­бенно кальция и маг­ния	Песчаный неистощенный, высокопроницаемый, слабопроницаемый, неоднородный Карбонатный неистощенный, высокопроницаемый, трещи­новатый, пористый. Песчаный истощенный (за­водненный), высокопроница­емый, монолитный. Карбонатный заводненный, высокопроницаемый, слаботрещиноватый, неоднород­ный.	Заводнение, циклическое воздействие, водогазовая смесь, закачка ПАВ, приме­нение газа высокого давле­ния. Заводнение, циклическое воздействие, применение ще­лочей, истощение Мицеллярный раствор, уг­лекислый газ, водогазовые смеси. Применение углекислого га­за, циклическое воздействие
Средневязкая, смоли­стая (активная)) парафинистая нефть, вода с малым содержанием солей, особенно каль­ция и магния.	Песчаный неистощенный, высокопроницаемый, слабо­проницаемый Карбонатный неистощенный, высокопроницаемый, слабо­проницаемый, трещиновато-пористый. Песчаный заводненный, вы­сокопроницаемый, монолит­ный, однородный.	Заводнение (горячая вода), применение полимеров, за­качка водогазовой смеси, щелочи Заводнение (горячая вода), циклическое воздействие, закачка щелочи, углекисло­го газа. Применение углекислого га­за, микроэмульсий, водогазовых смесей.
Высоковязкая тяже­лая нефть, вода пла­стовая с большим со­держанием солей	Песчаный глубокозалегающий, высокопроницаемый, слабопроницаемый. Песчаный, высокопроницае­мый, слабопроницаемый, не-глубокозалегающий.	Внутрипластовое горение Закачка пара, пароциклические обработки

Таблица 4
Основные критерии для применения физико-химических агентов,

увеличивающих нефтеотдачу пластов

Параметры	Закачка СО2	Применение водогазовых смесей		Полимерное заводнение	Закачка вод­ных растворов ПАВ	Закачка мицеллярных растворов
Вязкость пласто­вой нефти, мПа·с	<15	<25		5-100	<25	<15
Нефтенасыщенность, %	>30			>50		>25
Пластовое давле­ние, МПа	>8		Не ограничено
Температура пла­ста, °С	Не ограничена			<70
Проницаемость пласта, мкм2	То же			0,1	Не ограничена	>0,1
Толщина пласта, м	25			Не ограничена		<25
Трещиноватость	Не благоприятна*
Литология	Не ограничена			Песчаник	Песчаник и карбонаты	Песчаник
Соленость пласто­вой воды, мг/л	То же			20		5
Жесткость воды (наличие солей кальция и магния)	"			Неблагоприятна	Не ограничена	Неблагоприятна
Газовая шапка	Неблагоприятна		Не ограничена	Неблагоприятна
Плотность сетки скважин, га/скв	Не ограничена			<24	Не ограничена	<16

_______________________________________

^*Неблагоприятный, а в сильно выраженной форме - недопустимый параметр.

Таблица 5
Основные критерии для применения тепловых методов

увеличения нефтеотдачи пластов

Параметры	Горение	Вытеснение паром	Пароцикли-ческая обра­ботка	Вытеснение горячей водой
Вязкость пластовой нефти, мПа·с	>10	>50	>100	>5
Нефтенасыщенность, %	>50
Пластовое давление, МПа	Не ограничено
Проницаемость, мкм2	>0,1	>0,2	Не ограничена
Толщина, м	>3	>6		>3
Трещиноватость	Неблагоприятна *
Литология	Не ограничена
Глубина, м	>1500	<1200		<1500
Содержание глины в пласте, %	Не ограничено	5-10
Плотность сетки скважин, га/скв.	<16	<6	Не ограничена

____________________________

^*Неблагоприятный, а в сильно выраженной форме - недопустимый параметр.

3. Нефтенасыщенность пластов. Высокая водонасыщенность нефтяного пласта (более 70-75 %) недопустима для применения всех известных методов увеличения нефтеотдачи по экономическим причинам, так как вытесняющая способность доро­гостоящих агентов используется лишь на 25-30 %, а остальная часть расходуется бесполезно на водонасыщенную часть пласта. Многие методы (горение, вытеснение паром, водорастворимыми ПАВ) неприменимы при нефтенасыщенности пластов менее 50 % просто из-за неокупаемости затраченных средств. Если основная часть остаточной нефти в пласте находится в заводненном объеме в рассеянном состоянии, то требуется применение методов, способ­ных сделать ее подвижной (углекислый газ, мицеллярные рас­творы), а если большая часть остаточной нефти размещена в не­охваченных слоях и прослоях, то требуются методы, повышающие охват вытеснением (полимеры, водогазовые смеси, щелочи). По­этому нефтенасыщенность пластов перед началом применения методов увеличения нефтеотдачи пластов - очень важный опре­деляющий критерий. Требуется тщательное конкретное изучение нефтенасыщенности пласта, ее детерминированного распростране­ния по объему залежей, охвата заводнением и степени вытеснения в заводненном объеме, прежде чем принять решение о примене­нии того или иного метода или технологии процесса. Совершенно однозначно установлено, что, чем выше исходная средняя нефте­насыщенность пластов, тем выше абсолютный и относительный технологический и экономический эффект от любого метода увели­чения нефтеотдачи пластов.

4. 
   Активный водонапорный режим. Когда нефтяная залежь разрабатывается при активном естественном водонапорном режиме (обычно это небольшие по размеру залежи с высокопродуктивными пластами и малой вязкостью нефти), то при этом достигаются высокий охват пластов заводнением и низкая остаточная нефтенасыщенность пласта (менее 25-30 %) за счет вытесняющих свойств контурной или подошвенной пластовой воды. В этих условиях применение методов увеличения нефтеотдачи пласта осложняется тем, что либо достигаемая низкая остаточная нефтенасыщенность исключает возможность применения многих методов, либо краевые зоны залежей, находящиеся под активным
   водонапорным режимом, невозможно подвергнуть эффективному воздействию дорогостоящими рабочими агентами. Нагнетание их в законтурные скважины ведет к потере агентов, а во внутриконтурные скважины - к снижению эффективности.
   
5. 
   Вязкость нефти. Этот фактор очень сильный и в боль­шинстве практических случаев самый решающий по экономическим критериям. Все физико-химические методы, применяемые в сово­купности с обычным заводнением, экономически оправданы только при вязкости нефти менее 25-30 мПа·с. Полимерное заводнение допускает более высокую вязкость (до 100-150 мПа·с) в высоко­проницаемых пластах. Термические методы (вытеснение нефти паром, горение, пароциклические обработки) целесообразно при­менять при более высокой вязкости нефти, так как в этом случае достигается больший эффект снижения ее вязкости при нагреве. Однако при вязкости нефти более 500-1000 мПа·с и тепловые методы с обычной скважинной технологией становятся уже нерен­табельными. При такой высокой вязкости нефти требуется очень плотная сетка скважин (менее 1-2 га/скв), что связано с боль­шими затратами, расходами энергии и не всегда экономически оправдывается. В этих случаях более целесообразной может ока­заться термошахтная разработка, допускающая бурение скважин на малом расстоянии друг от друга (20-50 м).
   

6. 
   Жесткость и соленость воды. Для применения метода увеличения нефтеотдачи пластов важное значение приобре­тают свойства пластовой воды и воды, используемой для приготовления рабочего агента. Все физико-химические методы увеличения нефтеотдачи пластов резко снижают свою эффективность при вы­сокой солености, и особенно при большом содержании солей кальция и магния в пластовой воде, используемой для приготовления растворов, вследствие деструкции молекул, адсорбции химических реагентов, образования осадков, инверсии структуры и снижения вытесняющей способности растворов. Кроме того, для приготовления растворов любых химических продуктов из воды необходимо удалить кислород и биоорганизмы (бактерии), чтобы устранить условия для образования сероводорода в пласте, для разрушения растворов микроорганизмами и последующей коррозии оборудова­ния. При тепловых методах эти свойства воды не имеют значения, если не считать, что для приготовления пара в парогенераторах также требуется чистая умягченная лишенная кислорода вода.
   
7. 
   Глинистость коллектора. Высокое содержание глины в нефтеносных пластах (более 10 %) противопоказано для всех методов увеличения нефтеотдачи пластов. При высоком содержании глины в пластах физико-химические методы снижают свою эффективность вследствие большой адсорбции химических продук­тов. Адсорбция химических реагентов пропорциональна удельной поверхности пористой среды, которая для алевролитов и полимиктовых коллекторов в 10-50 раз выше, чем для кварцевых песчаников. В результате этого химические продукты выпадают из растворов, оседают в ближайшей окрестности нагнетательных скважин, а в основной части пласта нефть вытесняется обедненными растворами. Применение тепловых методов в высокоглинистых коллекторах, когда глина служит цементирующим материалом зе­рен породы, приводит к нарушению консолидации пластов и большому выносу песка в добывающие скважины.
   

Дополнительные критерии применимости методов

увеличения нефтеотдачи пластов

Помимо указанных критериев, общих для всех методов увели­чения нефтеотдачи пластов, при выборе одного метода для кон­кретных геолого-физических условий того или иного месторожде­ния необходимо руководствоваться следующими дополнительными частными критериями.